金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶(jing)間腐蝕點腐蝕應(ying)力腐蝕(shi)、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐蝕


  晶間腐蝕是不銹鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏體不(bu)銹鋼雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點(dian)腐蝕


  點(dian)腐(fu)蝕又叫孔(kong)蝕,是(shi)最常見的(de)局部(bu)腐(fu)蝕形式之一。它是(shi)因為金屬表(biao)面某(mou)個局部(bu)由于微(wei)電池(chi)作用,出現一些腐(fu)蝕小(xiao)孔(kong),并向深處(chu)發展。在不銹(xiu)鋼表(biao)面存在雜質、污(wu)物以及缺陷部(bu)位鈍(dun)化膜損(sun)壞而生銹(xiu)或(huo)在海水中使(shi)用的(de)不銹(xiu)鋼,即會出現點(dian)腐(fu)蝕(孔(kong)蝕)。


  點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的破壞(huai)性(xing)(xing)和隱患性(xing)(xing)較(jiao)大(da)。發生(sheng)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時(shi),雖然金屬(shu)的失重不大(da),但(dan)由于陽極面積非常小,陽極上(shang)流過的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)電流密(mi)度很(hen)大(da),造成較(jiao)高的金屬(shu)溶解(jie)速度,嚴重時(shi)可使(shi)金屬(shu)設備穿孔破壞(huai)。點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)還會使(shi)晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、剝蝕(shi)、應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂和腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)疲勞等加劇(ju),在(zai)很(hen)多情況(kuang)下是這(zhe)些局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的起源(yuan)。


  為(wei)防止(zhi)不(bu)(bu)銹鋼發生點腐蝕(shi)(孔(kong)蝕(shi)),應選擇含高(gao)鉻、鎳、鉬、氮(dan)的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼,提高(gao)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)純(chun)度并降低(di)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)不(bu)(bu)均勻(yun)性(xing)。選擇鈍(dun)化(hua)和(he)鈍(dun)化(hua)能力強的(de)(de)材料是防止(zhi)不(bu)(bu)銹鋼點腐蝕(shi)的(de)(de)有力措施。



3. 縫隙腐(fu)蝕


  在腐(fu)蝕(shi)介質的作(zuo)用(yong)下,不(bu)銹鋼縫隙(xi)(xi)出現腐(fu)蝕(shi),即縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)一(yi)般根(gen)據縫隙(xi)(xi)形(xing)狀的不(bu)同而(er)具有一(yi)定的外(wai)形(xing)。輕微時(shi),縫隙(xi)(xi)內(nei)為(wei)(wei)一(yi)般腐(fu)蝕(shi),嚴重(zhong)時(shi)多為(wei)(wei)片狀點腐(fu)蝕(shi)或潰瘍狀。


  所有(you)能(neng)引起(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)的介質都能(neng)引起(qi)縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。不銹(xiu)鋼表面若(ruo)存在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)和非金(jin)(jin)屬(shu)夾雜物(金(jin)(jin)屬(shu)微粒、灰(hui)塵、臟(zang)物、砂粒、海生物),或者是結構上(shang)的原因(yin),如(ru)螺栓聯接、鉚(liu)接、墊片與(yu)非金(jin)(jin)屬(shu)接觸等所形成的縫隙,在(zai)這些情況下不銹(xiu)鋼零件若(ruo)與(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質接觸,便會發生縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。特別(bie)是在(zai)氯離子的環境中(zhong),縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)最為常見。


  不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕主要(yao)是(shi)(shi)因為縫(feng)隙內的(de)(de)溶液(ye)酸化、缺氧(yang)而引(yin)起的(de)(de)鈍化膜破壞。因此防止不銹(xiu)鋼(gang)縫(feng)隙腐(fu)蝕的(de)(de)有(you)力措施(shi)是(shi)(shi):選擇(ze)含高(gao)鉻、鎳、鉬、氮的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang),提高(gao)不銹(xiu)鋼(gang)鈍化膜的(de)(de)穩定性(xing)(xing)和(he)鈍化、再鈍化的(de)(de)能(neng)力,提高(gao)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)純度(du),并降低不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)不均勻性(xing)(xing)。



4. 應力腐蝕


  應力腐(fu)蝕(shi)是(shi)(shi)不銹(xiu)鋼在持(chi)久拉應力(包括外加載荷、熱應力及冷(leng)加工、熱加工或(huo)焊接后的(de)殘(can)留(liu)應力等)和(he)特(te)定(ding)的(de)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)的(de)共同作(zuo)用(yong)下(xia)出(chu)現的(de)脆性開裂。它是(shi)(shi)不銹(xiu)鋼局部腐(fu)蝕(shi)破壞(huai)中最常見、危害最大的(de)一種腐(fu)蝕(shi)形式。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引(yin)起Cr-Ni奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼應力腐蝕常(chang)見的介質有:


   a. 各種氯化(hua)物或含(han)氯化(hua)物的溶(rong)液(ye)。


   b. 海水(shui)、鹽(yan)水(shui)、河水(shui)、井(jing)水(shui)、水(shui)蒸氣和海洋性大氣。


   c. 氫氧化物(wu),例如(ru)NaOH、KOH的(de)水溶液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)和亞(ya)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鹽;連多硫(liu)(liu)酸(suan)(suan);硫(liu)(liu)化氫水溶液。


    表2-1列出了引起Cr-Ni奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼腐蝕(shi)的介質和(he)條件(jian)。



 對(dui)于應力腐蝕(shi)斷裂,通常通過(guo)正確選材可(ke)以予以控制(zhi)。


   a. 在(zai)高濃度氯化物中,通(tong)常選擇鎳含量(liang)高的不(bu)銹鋼、高硅Cr-N不(bu)銹鋼和鐵素體不(bu)銹鋼。


   b. 在產(chan)生晶間氯(lv)化物應力(li)腐(fu)蝕的環(huan)境中,可(ke)選擇含Ti、Nb的奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(經穩定化處理)、超低(di)碳或控(kong)氮奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。


   c. 在(zai)含氯(lv)(lv)離(li)子(zi)的(de)水(shui)溶液中(zhong)(zhong),當在(zai)低(di)于(yu)(yu)60℃的(de)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介(jie)質中(zhong)(zhong),無(wu)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)或富集可選(xuan)用18-8型、18-12-2型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、Cr18Mo2鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)18-5-Mo雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)于(yu)(yu)60℃的(de)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介(jie)質中(zhong)(zhong)(濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)、富集),可選(xuan)用Cr18Mo2鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)18-5-Mo雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)于(yu)(yu)60℃高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介(jie)質中(zhong)(zhong)(有濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)、富集),可選(xuan)用Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),以及w(Cr)22%~25%并含Mo的(de)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)60~200℃低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介(jie)質中(zhong)(zhong)(濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)、富集),可選(xuan)用18-5型、22-5型、25-5型雙相含Mo不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)高(gao)Cr、Mo、Ni不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)200~350℃低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)、富集)介(jie)質中(zhong)(zhong),可選(xuan)用Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金(jin)、Cr30Ni60Fe10鎳基(ji)合金(jin)。


   d. 在含NaOH的水溶液(ye)(ye)中(zhong),當w(NaOH)≤20%,無(wu)氯子,沸騰溫度≤120可(ke)選18-8或18-12-2型奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang);當w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在85℃的NaOH水溶液(ye)(ye)中(zhong),可(ke)選用(yong)超低(di)碳18-8型奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)、Cr26Mo1 鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)等。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲勞腐蝕


  疲勞(lao)(lao)腐(fu)(fu)蝕是(shi)不銹(xiu)鋼零件(jian)(jian)在(zai)腐(fu)(fu)蝕介質與交變應力的(de)共同作用下發生(sheng)腐(fu)(fu)蝕進而(er)引(yin)起零件(jian)(jian)的(de)破損現象(xiang)。疲勞(lao)(lao)腐(fu)(fu)蝕的(de)特點是(shi)產生(sheng)腐(fu)(fu)蝕坑和大(da)量裂(lie)縫(feng),以致金屬的(de)機械疲勞(lao)(lao)極(ji)限不復(fu)存在(zai);裂(lie)縫(feng)多(duo)半穿(chuan)晶粒,一般不分枝(zhi);裂(lie)縫(feng)端部(bu)較鈍;斷(duan)口大(da)部(bu)為腐(fu)(fu)蝕產物所覆蓋,小(xiao)部(bu)呈脆性裂(lie)縫(feng)破壞。


  導(dao)致疲勞(lao)腐(fu)蝕(shi)的(de)活性(xing)介(jie)質(zhi)有(you)酸性(xing)介(jie)質(zhi)、氯(lv)化物、含H2S、SO2和O2的(de)氣體以及其他能產(chan)生腐(fu)蝕(shi)的(de)介(jie)質(zhi)。


  為(wei)了防止(zhi)疲(pi)勞腐蝕(shi)的(de)產生,不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)應具備良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)點蝕(shi)性能和高(gao)強(qiang)度(du),因此(ci)應選(xuan)擇含Cr、Mo較高(gao)的(de)馬氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),超級奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),以及高(gao)鉻、鉬、氮含量的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),典型的(de)鋼(gang)號有(you):015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然在選擇(ze)不(bu)銹鋼耐(nai)蝕性的(de)(de)過程中(zhong),要根據(ju)實際情況,分析(xi)產生腐(fu)蝕的(de)(de)原因,并根據(ju)腐(fu)蝕特點進行試驗,總結出(chu)最(zui)佳(jia)方案再選擇(ze)耐(nai)蝕性好的(de)(de)、經濟上(shang)合理(li)的(de)(de)、市場上(shang)有的(de)(de)不(bu)銹鋼材(cai)料。





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